Quais partes do corpo podemos imprimir em 3D?

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Avanços na impressão 3D – uma máquina que pode colocar materiais em camadas para criar objetos tridimensionais – dispararam nos últimos anos. Mas, embora muitos associem a tecnologia a bugigangas plásticas sem sentido, pesquisadores e cientistas têm trabalhado duro com a tecnologia para criar produtos revolucionários – incluindo a impressão de partes do corpo humano.

Bioprinting – como é frequentemente referido – combina bioengenharia com impressão 3-D para criar órgãos artificiais vivos, como a pele, e pode ser a chave para a criação de órgãos humanos completos que possam ser usados ​​para transplantes nos próximos anos.

Enquanto você não estará criando um mini com uma impressora 3-D tão cedo, as inovações agora possíveis podem um dia nos aproximar de algo assim.

Indo do topo da sua cabeça até os pés, aqui está a prova:

Cabelo

Inspirados pela cadeia de resíduos criada pelas pistolas de cola quente, os pesquisadores do Instituto de Interação Humano-Computador da Universidade Carnegie Mellon conseguiram reproduzir fios artificiais na forma de fios moles, fibras ou cerdas e esperar um dia criar perucas completas.

O cérebro humano

Embora não seja tão complexo quanto um cérebro humano real, os cientistas estão se aproximando da construção do tecido complexo. Usando uma impressora 3D portátil, os pesquisadores do Centro de Excelência ARC para Eletromaterials Science na Austrália desenvolveram um método para a construção de estruturas biológicas em camadas que se assemelham ao tecido do córtex cerebral.

“Ainda estamos muito longe de imprimir um cérebro, mas a capacidade de organizar as células de modo a formar redes neuronais é um passo significativo para a frente”, disse o professor Wallace em um comunicado.

Caveira e ossos

Embora eles não cheguem cheios de medula, médicos, cientistas e policiais estão achando as impressoras 3-D úteis para replicar o osso.

Em 2014, os médicos nos Países Baixos relataram que substituíram com sucesso a maior parte do crânio de um humano com um plástico impresso em 3D pela primeira vez. No mesmo ano, um cirurgião em Newcastle usou impressão 3-D para fabricar uma nova pélvis para um homem que perdeu metade de sua original para o câncer.

Além disso, os antropólogos forenses e policiais têm confiado cada vez mais na digitalização e impressão em 3-D para trazer evidência óssea diante dos júris e para condenar os criminosos. Também foi uma ótima maneira para cientistas de todo o mundo estudarem fósseis .

Espinhos

Houve um aumento no interesse pela impressão de espinhas recentemente. Em julho, a empresa alemã joimax recebeu aprovação da FDA para vender sua EndoLIF On-Cage, que oferece “ alternativa minimamente invasiva para a fusão na coluna lombar ”. Em seguida, no mesmo mês, a Oxford Performance Materials também obteve aprovação da FDA para sua D implantes espinhais impressos .

Orelhas

Os cientistas têm replicado seus ouvidos desde 2013, e os bioengenheiros da Universidade de Cornell conseguiram usar uma impressora com “géis injetáveis ​​feitos de células vivas” para criar material realista para a prótese. Os cientistas de Princeton descobriram no mesmo ano que eles poderiam infundir componentes eletrônicos com um hidrogel semelhante a outras formas de tecido biológico impresso para criar um ouvido capaz de captar ondas de rádio.

Olhos

No ano passado, a empresa britânica Fripp Design and Research anunciou que iria imprimir até 150 próteses oculares por hora .

Mas isso é tão 2014. Pesquisadores italianos no MHOX esperam que até 2027eles possam criar olhos com visão aprimorada e conexão Wi-Fi. Mas até então, os pesquisadores continuarão trabalhando em sua linha de olhos sintéticos para quem precisa deles.

Mandíbulas e dentes

Em 2012 – no que os médicos chamaram a primeira operação do gênero – uma mulher holandesa de 83 anos teve sua mandíbula substituída por uma artificial.Graças à tecnologia e à Operação da Esperança , outro receptor do queixohumano foi o homem do Zimbábue que perdeu o uso de sua mandíbula depois que a mina explodiu em sua face em sua juventude.

E quando você precisa encher sua mandíbula com dentes? As atualizações mais recentes da impressão 3D agora permitem que os dentistas imprimam um dente em 6,5 minutos.

Narizes

Tessa Evans, uma criança de dois anos nascida com uma condição médica extremamente rara, que resultou no fato de ela não ter nariz ou olfato, é uma das muitas que agora tem o nariz por causa da tecnologia 3-D. E como com os ouvidos, o processo de criação da cartilagem está apenas se tornando mais rápido. O material pode ser removido em 16 minutos .

Garganta

Em abril passado, Hannah Warren , de dois anos de idade – que nasceu sem uma traquéia – se tornou o paciente mais jovem a receber um órgão de bioengenharia, que era feito de fibras de traqueia e de suas próprias células-tronco. No mesmo mês, três vidas de bebês foram salvas por implantes de garganta impressos.

Membros

As próteses impressas em 3D – sejam pernas , pés , mãos ou dedos – tornaram-se comuns. Existe até um site onde você pode obter um personalizado . As próteses estão avançando para a próxima fase de desenvolvimento e obtendo atualizações de alta tecnologia, como a criada pela OpenBionics , que adicionou recursos NFC aos dedos de uma mão impressa em 3-D.

Joelhos e articulações

Os médicos descobriram que as máquinas de impressão 3-D são ótimas na fabricação de itens que são perfeitos para os pacientes; especialmente para algo tão estranhamente moldado quanto as articulações.

Pesquisadores da Texas Tech University foram capazes de utilizar a impressão 3D para criar “hidrogel extremamente resistente” que poderia ser usado para fazer partes do corpo de suporte de carga, como cartilagem do joelho , e reduzir a necessidade de substituições de articulações com coisas como lesões esportivas.

No Charing Cross Hospital, em Londres , a equipe médica está incorporando a tecnologia 3D em grande parte do que faz. “A forma e o tamanho do osso podem variar muito entre os indivíduos e fornecemos as peças impressas em 3D que se encaixam perfeitamente”, disse a Dra. Susannah Clarke ao The Telegraph. “Isso reduz custos e ineficiências.”

Unhas

Embora esse objeto impresso possa ser mais glamouroso que revolucionário, eles certamente parecem muito legais. A Clawz , uma startup de Xangai, projeta e fabrica uma ampla variedade de pregos impressos em 3D que podem ser encomendados em diferentes texturas ou metálicos. TheLazerGirls também oferecem alguns designs divertidos que certamente chamarão a atenção de qualquer transeunte.

Pele

O teste em animais sempre teve uma leve ambigüidade moral, mas a impressão 3D está abrindo oportunidades para parar os testes em animais e humanos. A L’Oreal tem trabalhado com o Organovo para criar o que chama de Episkin , que é feito de células da pele incubadas doadas por pacientes cirúrgicos. Com mais experimentos, a pele poderia até mesmo um dia ser impressa para vítimas de queimaduras.

Vasos sanguíneos e células

Isso pode parecer uma coisa estranha para tentar imprimir, mas é essencial garantir que órgãos impressos 3D mais complexos possam funcionar adequadamente. O Instituto Fraunhofer e o projeto ArtiVasc 3D revelaram recentemente suas descobertas revolucionárias em vasos sanguíneos artificiais de bioprinting. A missão da ArtiVasc 3D é focar em “desenvolver processos padronizados para produção de andaimes e cultivar a pele vascularizada de forma rápida e barata”.

Possivelmente ainda mais impressionante é que essas impressoras podem até criar células . Pesquisadores do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan desenvolveram uma nova, muito pequena, impressora 3D de alta resolução que coloca camadas especiais para formar modelos microscópicos em 3-D, alguns até menores que glóbulos vermelhos.

Nervos angustiantes

Embora não possamos imprimir os nervos (ainda), os cientistas descobriram como pelo menos estimular a regeneração e a reconexão nos danificados.

Em um artigo intitulado, “ 3D Printed Anatomical Regeneração Nervosa Pathways” pesquisadores descobriram que uma pequena estrutura 3D impresso, três frentes poderia guiar nevers de volta para o seu correcto place.Xiaofeng Jia, um professor de neurocirurgia da Universidade de Maryland, que trabalhou no projeto, disse à MIT Technology Review que isso deve ser pensado como um ponto de partida que “abre a porta” para fazer versões mais complexas de implantes para regeneração.

Corações

No que parece ser algo direto do laboratório do Dr. Frankenstein, os pesquisadores descobriram como criar corações impressos em 3-D . Mas os órgãos artificiais também foram impressos em formas plásticas ou de borracha que salvaram numerosos indivíduos .

Pulmões

No que foi chamado de a primeira cirurgia do gênero, pesquisadores daUniversidade de Kyoto usaram impressoras 3D para ajudar os cirurgiões a completar um transplante de pulmão de doador vivo em uma mulher japonesa no ano passado. Embora a impressão de um conjunto completo de pulmões ainda esteja a anos de distância, como indica o Instituto Lung , o avanço da bioimpressão poderia um dia ajudar aqueles que sofrem de doença pulmonar.

Fígado

O fígado é outro órgão que a tecnologia quase caiu. A Organovo, uma empresa de bioprinting, começou recentemente a vender o tecido do fígado a laboratórios farmacêuticos para usar no teste de drogas em estágio inicial. Enquanto a empresa pode imprimir tudo, desde ossos a vasos sangüíneos e tecidos cardíacos, espera um dia produzir órgãos inteiros que possam ser implantados em humanos.

Esses avanços também ajudaram os médicos na China a usar a imagem em 3-D para recriar o tumor de um homem que envolvia seu fígado, permitindo que eles cortassem 42,8% em comparação com 70%, o que provavelmente levaria à insuficiência hepática.

Rins

Em 2013, os cientistas revelaram as possibilidades de imprimir os rins e foram capazes de criar miniaturas vivas. Infelizmente, os médicos chineses só conseguiram mantê-los vivos por quatro meses .

Este ano, a Organovo exibiu sua nova técnica para impressão de tecido renal humano em 3-D na conferência Experimental Biology 2015 em Boston.

Bexigas

As bexigas – um órgão oco simples – foram criadas artificialmente em laboratórios e implantadas em pacientes desde 1999. O Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa tem estado na vanguarda da bioimpressão – ajudando noavanço da criação de células cardíacas, rins e pele – e Anthony Atala, diretor do instituto, tem trocado o órgão por outros engenheiros há anos .

Intestinos

Os intestinos são outro órgão complexo que ainda tem um caminho a percorrer, mas os bioengenheiros estão se aproximando.

Em 2011, John March, professor assistente de engenharia biológica e ambiental em Cornell, começou a colaborar com David Hackam, um cirurgião pediátrico de Pittsburgh, em um pequeno intestino artificial usando colágeno e células-tronco .No ano seguinte, pesquisadores da EPFL na Suíça criaram o “ NutriChip ” , um “trato gastrointestinal on-chip em miniatura para observar os efeitos de vários nutrientes na saúde”. Cientistas do Instituto Wyss de Harvard também foram capazes de criar um “ gut-on”. – um chip , que usava células intestinais em um pequeno dispositivo de polímero de silício para imitar a coisa real.

Mais recentemente, uma equipe da Filial Médica da Universidade do Texas em Galveston apresentou suas descobertas na Semana de Doenças Digestivas de 2015, onde “demonstraram pela primeira vez a capacidade de criar tecido“ bio-artificial ”em pleno funcionamento a partir de células-tronco intestinais em as entranhas de ratos de laboratório.

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